Introducción La gestión de bases de datos ha evolucionado.

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0 MC Beatriz Beltrán Martínez Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Introducción MC Beatriz Beltrán Martínez Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

1 Introducción La gestión de bases de datos ha evolucionado.
Como resultado, el conocimiento acerca de los sistemas de bases de datos se ha convertido en una parte esencial en la enseñanza de la computación. Las bases de datos son ampliamente utilizadas en la actualidad. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

2 Introducción Hace cinco décadas, se inició el manejo de sistemas de bases de datos. Había poca interacción entre el usuario final y el sistema. En la década de los noventa se da un gran avance y se accede de manera directa a la base de datos por el usuario final. Las interfaces de datos ocultan detalles del acceso a las bases de datos y la mayoría de las personas no esta consciente de que están interactuando con una base de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

3 Introducción Evolución Histórica:
Años 50’s: Preparación de resúmenes en departamentos de informática. En los 60’s nacen los sistemas gestores de bases de datos. Después aparecen los motores relacionales. A finales de los 80’s aparece el data warehouse. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

4 Conceptos Básicos Bases de Datos.
Es un conjunto de datos persistentes que es utilizados por un sistema de alguna empresa. Sistema de Bases de Datos. Sistema computarizado para llevar los registros de alguna compañía en particular. Sistema Manejador de Bases de Datos. Parte de un sistema de bases de datos encargado de gestionar todas transacciones que se llevan a cabo en la base de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

5 Conceptos Básicos La colección de datos normalmente denominada base de datos, contiene información relevante para una empresa. El objetivo principal de un DBMS es proporcionar una forma de almacenar y recuperar la información de una base de datos de manera que sea tanto eficiente como práctica. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

6 Conceptos Básicos Los sistemas de bases de datos se diseñan para la gestión de grandes cantidades de información. Esto implica: La definición de estructuras para almacenar la información. La provisión de mecanismos para la manipulación de información. Además, los sistemas de bases de datos deben proporcionar fiabilidad. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

7 Conceptos Básicos Un sistema de base de datos comprende cuatro componentes principales: Datos: Integrados y Compartidos. Hardware: Necesario para el Sistema. Software: DBMS, Utilerías, herramientas. Usuarios: Programadores de Aplicaciones, Usuarios Finales y el Administrador de la Base de Datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

8 Programas de aplicación
Conceptos Básicos Sistema de Base de Datos: Base de Datos DBMS Programas de aplicación Usuarios finales FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

9 Ventajas de un DBS Compactación:
No hay necesidad de archivos de papel voluminoso. Velocidad: Las computadoras pueden actualizar y recuperar información de manera rápida. Menos trabajo laborioso: Se puede eliminar gran parte del trabajo de llevar los archivos a mano y el trabajo se lleva de manera mecánica. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

10 Ventajas de un DBS Actualidad:
En el momento que se necesite se tendrá información precisa y actualizada. Ofrecimiento de un control centralizado: Los datos no se encuentran dispersos y aislados y por lo tanto difícil de controlar de forma sistemática. Los datos pueden compartirse: No sólo los usuarios pueden acceder a los mismos datos, sino que se pueden generar nuevas aplicaciones y operar con los datos ya almacenados. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

11 Ventajas de un DBS Se puede reducir la redundancia y la inconsistencia: En sistemas que no son bases de datos, cada aplicación tiene sus datos propios, y son exclusivos y este hecho lleva a producir que los datos estén repetidos. Debido a que se elimina la redundancia, la inconsistencia es controlada. Se puede mantener la integridad: Al evitar la redundancia, se puede evitar que no se mantenga la integridad, además si esto no es suficiente entonces se pueden establecer ciertas reglas de integridad. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

12 Ventajas de un DBS Es posible mantener la seguridad:
Al tener el sistema de base de datos de manera centralizada, el administrador puede asegurar canales suficientes para que evitar que se viole la seguridad de la base de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

13 Aplicaciones En la actualidad y debido a que se ha extendido el uso de las Bases de Datos, sus aplicaciones se ven en diferentes lugares tales como: Bancos. Líneas aéreas. Universidades. Ventas. Recursos humanos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

14 Modelos Bajo la estructura de la Base de Datos se encuentra el modelo de datos: Colección de herramientas conceptuales para describir los datos, las relaciones, la semántica y las restricciones de consistencia. Entre los modelos más conocidos tenemos: Modelos lógicos basados en registros. Modelos basados en objetos. Modelos físicos de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

15 Modelos Modelos lógicos basados en registros.
Se usan para describir el nivel conceptual y físico. Modelo de Red. Modelo Jerárquico. Modelo Relacional. Modelos basados en objetos. Se usan para describir datos en el nivel conceptual y de visión. Modelo Entidad – Relación. Modelo Orientado a Objetos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

16 Modelos Modelos físicos de datos.
Se usan para describir datos en el nivel más bajo. Hay muy pocos modelos físico de datos en uso. Modelo unificador. Memoria de elementos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

17 Lenguajes de DB Un Sistema de Bases de Datos proporciona:
Un Lenguaje de Definición de Datos (DDL) para especificar el esquema de la Base de Datos, que permite la definición de objetos en la Base de Datos. Un Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) para expresar las consultas a la Base de Datos y las modificaciones, que permite la manipulación o procesamiento de dichos objetos. En la práctica ambos lenguajes no son dos lenguajes separados, tal como lo es SQL. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

18 Independencia de Datos
La independencia de datos, intenta poder modificar un esquema sin tener que modificar el esquema inferior. Cuando se tiene una dependencia de datos es cuando resulta imposible modificar un esquema sin tener que afectar le esquema inferior inmediato. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

19 Independencia de Datos
Se considera que existen dos clases de independencia: La independencia física de datos se proporciona si los usuarios y los programas de usuarios son inmunes a los cambios en la estructura física de la base de datos almacenada. La independencia lógica de datos es donde los usuarios y los programas de usuarios son inmunes a los cambios de la estructura lógica de la base de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

20 Arquitectura ANSI/Sparc
El objetivo de presentar esta arquitectura es la de ofrecer una infraestructura. Donde resulta fácil para describir los conceptos generales de las bases de datos y para explicar la estructura de sistemas de bases de datos específicos. No todos los sistemas coinciden completamente con esta arquitectura. La arquitectura ANSI/SPARC se divide en tres niveles: interno, conceptual y externo. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

21 Arquitectura ANSI/Sparc
Niveles en la arquitectura: Nivel externo (vistas de usuarios individuales) Nivel conceptual (vista de la comunidad de usuarios) Nivel interno (vista de almacenamiento) FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

22 Arquitectura ANSI/Sparc
El Nivel Interno: Nivel Físico, es el que está más cerca del almacenamiento físico, es decir, es el que tiene que ver con la forma en que los datos están almacenados físicamente. El Nivel Externo: Nivel Lógico de Usuario es el más próximo a los usuarios, es decir, el que tiene que ver con la forma en que los usuarios ven los datos. El Nivel Conceptual: Nivel Lógico de la Comunidad, o en ocasiones sólo como el nivel lógico, sin calificar; es un nivel de indirección entre los otros dos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

23 Arquitectura ANSI/Sparc
El nivel externo tiene que ver con las percepciones de usuarios individuales. Habrá muchas “vistas externas” distintas, cada una consistente en una representación más o menos abstracta de alguna parte de la base de datos total. El nivel conceptual tiene que ver con la percepción de una comunidad de usuarios. Habrá una “vista interna” que represente a la base de datos tal como está almacenada físicamente. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

24 Arquitectura ANSI/Sparc
Usuario A1 Usuario A2 Usuario B3 Usuario B2 Usuario B1 Vista Externa A Base de Datos Almacenada Vista Conceptual Vista Externa B Esquema Externo A Externo B Transformación externa / conceptual conceptual / interna Interno DBMS Esquema Conceptual FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

25 Arquitectura ANSI/Sparc
Nivel Externo. Es el del usuario individual. Cada usuario tiene a su disposición un lenguaje: El programador de aplicaciones tendrá como lenguaje un lenguaje de programación convencional o un lenguaje propietario (de cuarta generación). Para el usuario final, el lenguaje será un lenguaje de consulta o bien algún lenguaje de finalidad específica, tal vez controlado por formularios o por menús. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

26 Arquitectura ANSI/Sparc
Además se incluye un sublenguaje de datos. Es un subconjunto del lenguaje total que se ocupe específicamente de los objetos y operaciones de la base de datos. Se dice que el sublenguaje de datos (SLD) está incrustado dentro del lenguaje anfitrión. Un sistema determinado podría manejar cualquier cantidad de lenguajes anfitrión y cualquier cantidad de sublenguajes de datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

27 Arquitectura ANSI/Sparc
El sublenguaje de datos y el lenguaje anfitrión podrían no ser distintos en lo que al usuario concierne. Si no son distintos o si difícilmente pueden distinguirse, se dice que están fuertemente acoplados. Si son clara y fácilmente separables, se dice que están débilmente acoplados. En principio, cualquier sublenguaje de datos determinado es en realidad una combinación de por lo menos dos lenguajes subordinados: DML y DDL. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

28 Arquitectura ANSI/Sparc
Cada vista externa está definida por medio de un esquema externo, el cual consiste básicamente en definiciones de cada uno de los diversos tipos de registro externos de esa vista. Debe haber una definición de la transformación entre el esquema externo y el esquema conceptual. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

29 Arquitectura ANSI/Sparc
Nivel Conceptual. Es una representación de todo contenido de la información de la base de datos, en una forma un poco abstracta comparada con la forma en que cualquier usuario específico ve los datos físicamente. También será muy diferente en que cualquier usuario específico ve los datos. En términos generales, la vista conceptual pretende ser una vista de los datos “tal como son”. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

30 Arquitectura ANSI/Sparc
La vista conceptual consiste en muchas ocurrencias de varios tipos de registro conceptual. La vista conceptual está definida por medio del esquema conceptual, el cual comprende definiciones de cada uno de los diversos tipos de registros conceptuales. El esquema conceptual está escrito con otro lenguaje de definición de datos, el DDL conceptual. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

31 Arquitectura ANSI/Sparc
Para la independencia física de los datos, las definiciones conceptuales de DDL, no deben comprender ninguna consideración de la representación física ni de la técnica de acceso; deben ser únicamente definiciones del contenido de la información. Si el esquema conceptual es independiente de los datos, entonces los esquemas externos, también serán independientes de los datos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

32 Arquitectura ANSI/Sparc
Nivel Interno.  La vista interna es una representación de bajo nivel de toda la base de datos. Consiste de muchas ocurrencias de cada uno de los diversos tipos de registros interno. La vista interna está todavía distante del nivel físico, ya que no tiene que ver con términos como registros físicos, ni con ninguna consideración específica de los dispositivos. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

33 Arquitectura ANSI/Sparc
La vista interna da por hecho un espacio de direcciones lineal infinito. Los detalles de cómo el espacio de direcciones se asocia con el almacenamiento físico; son en gran medida específicos del sistema. La vista interna se describe por medio del esquema interno. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

34 Arquitectura ANSI/Sparc
El esquema interno, no sólo define los diversos tipos de registros almacenados sino que específica también: Que índices existen, Cómo están representados los campos almacenados, En qué secuencia están dichos registros, etc. El esquema interno está escrito utilizando otro lenguaje más de definición de datos, el DDL interno. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

35 Transformaciones La transformación interna/conceptual, define la correspondencia entre la vista conceptual y la base de datos almacenada, y especifica cómo están representados los registros y campos conceptuales en el nivel interno. La transformación externa/conceptual define la correspondencia entre una vista externa en particular y la vista conceptual. En general, las diferencias que puedan existir entre éstos dos niveles son análogas a aquellas. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

36 DBA El administrador de datos (DA) es la persona que toma las decisiones de estrategia y política con respecto a los datos de la empresa. El administrador de la base de datos (DBA) es la persona que proporciona el apoyo técnico necesario para implementar dichas decisiones. El DBA es el responsable del control general del sistema al nivel técnico. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

37 DBA Algunas de las tareas del DBA en general comprende:
Definir el esquema conceptual: Decidir exactamente qué información contendrá la base de datos. Definir el esquema interno: Definir la forma en que van a ser representados los datos en la base de datos almacenada. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

38 DBA Establecer un enlace con los usuarios:
El DBA debe enlazarse con los usuarios para asegurar que los datos necesarios estén disponibles y para describirlos esquemas externos necesarios, utilizando el DDL externo aplicable. Definir las restricciones de seguridad e integridad: Pueden ser vistas como parte del esquema conceptual. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

39 DBA Definir las políticas de vaciado y recarga:
Una vez que una empresa se compromete con un DBS, se vuelve dependiente del funcionamiento exitoso de dicho sistema. Supervisar el rendimiento y responder a los requerimientos cambiantes: El DBA es el responsable de organizar el sistema de tal manera que se obtenga el rendimiento ideal y de hacer los ajustes apropiados conforme las necesidades cambien. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

40 DBMS Las funciones del DBMS son las siguientes: Definición de datos:
El DBMS debe incluir entre sus componentes un procesador DDL o compilador DDL, para cada uno de los diversos DDL’s. El DBMS también debe entender las definiciones de DDL. Manipulación de datos: Se deben manejar peticiones para recuperar, actualizar, eliminar o agregar nuevos datos. El DBMS debe incluir un componente procesador DML o compilador de DML. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

41 DBMS Las peticiones pueden ser planeadas o no planeadas:
Las peticiones planeadas son aquellas cuya necesidad fue prevista antes del momento de ejecutar la petición. Una petición no planeada, es una petición que no se planeo por adelantado su necesidad. Optimización y ejecución: La finalidad del optimizadores es determinar una forma eficiente de implementar la petición y se ejecutan bajo el control del administrador en tiempo de ejecución. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

42 DBMS Seguridad e integridad de los datos:
El DBMS debe vigilar las peticiones del usuario y rechazar todo intento de violar las restricciones de seguridad e integridad definidas por el DBA. Recuperación de datos y concurrencia: El administrador de transacciones, debe imponer ciertos controles de recuperación y concurrencia. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

43 DBMS Diccionario de datos:
Contiene datos acerca de los datos, en ocasiones llamado metadatos o descriptores; es decir, definición de otros objetos del sistema. Rendimiento: El DBMS debe realizar todas sus tareas de la manera más eficiente posible. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

44 Transformaciones fuentes
DBMS Arquitectura de un Sistema Manejador de Base de Datos: Esquemas y Transformaciones fuentes Peticiones DML planeadas no planeadas Procesador DDL Procesador DML Procesador Lenguaje de Consulta Optimizador Administrador Datos Diccionario transformaciones Metadatos FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

45 Adm. Comunicación de Datos
Todas las transmisiones de mensajes se llevan a cabo bajo el control de otro componente de software, el administrador de comunicaciones de datos. Este administrador no forma parte del DBMS, sino que es un sistema autónomo. A ambos se les denomina sistema de base de datos / comunicaciones de datos, en el cual el DBMS se ocupa de la base de datos y el administrador de comunicaciones de datos maneja todos los mensajes hacia y desde el DBMS. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

46 Ajuste al Rendimiento El ajuste del rendimiento de un sistema implica el ajuste de varios parámetros y opciones de diseño para mejorar su rendimiento para una aplicación concreta. El rendimiento de la mayor parte de los sistemas suele quedar limitado principalmente por el que presenta un componente o unos pocos, denominados cuellos de botella. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

47 Ajuste al Rendimiento En los sistemas bien equilibrados ningún componente aislado constituye un cuello de botella. Si el sistema contiene cuellos de botella se infrautiliza los componentes que no forman parte de los cuellos de botella y quizás pudieran haberse sustituido por componentes más económicos de menores prestaciones. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez

48 Ajuste al Rendimiento Los sistemas de bases de datos complejos pueden modelarse como sistemas de colas. Para comprobar el rendimiento de un sistema de bases de datos, antes de instalarlo se puede crear un modelo de simulación del rendimiento de ese sistema. En lugar de modelar detalles de un servicio, el modelo de simulación sólo capture algunos aspectos de cada uno, como el tiempo de servicio. FCC - BUAP Otoño 2014 MC Beatriz Beltrán Martínez